一种基于光储系统的多源野战供电系统的制作方法

1.本发明属于供电设备技术领域，具体涉及一种基于光储系统的多源野战供电系统。


背景技术：

2.后勤核心保障能力在野战建设中发挥着极其重要的作用，主要包括野战医院，野战指挥中心，野战厨房等，目前我国野战的电源系统主要是利用电站方舱或发电挂车发电的方式供电，该供电方式供电系统铺设范围大、噪声大，而且油耗量大，需要频繁加油，限制了野战后勤的保障能力。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决背景技术中所提出的问题，而提供一种基于光储系统的多源野战供电系统，轻便易携带，为营连级指挥信息系统、情报侦察系统、作战装备系统、基地生活系统等供电。
4.本发明的目的是这样实现的：一种基于光储系统的多源野战供电系统，包括集装箱和集成于集装箱内的、并联的光伏单元、隐身电站单元、储能单元、燃料电池单元，所述光伏单元、隐身电站单元、储能单元、燃料电池单元均连接至设于集装箱内的能量管理单元。
5.优选的，所述光伏单元包括轻质半柔性太阳能电池组、并网离网一体型逆变器和标准化18650锂电池储能箱，所述光伏单元的最大输出功率为3kw，所述光伏单元的额定输出电压为单相交流230v，所述光伏单元的额定频率为50hz，所述光伏单元的额定功率因数0.8。
6.优选的，所述隐身电站单元包括隐身电站、启动电池、锂电池充电机、红外隐身组件，所述隐身电站单元的额定输出功率为6kw，所述隐身电站单元的额定输出电压为单相交流230v，所述隐身电站单元的额定频率为50hz，所述隐身电站单元的额定功率因数0.8。
7.优选的，所述隐身电站包括电连接的水冷柴油机、发电机和散热器。
8.优选的，所述储能单元为由60个标准化18650锂电池组成的充电电源箱，所述储能单元的储能单元额定电量30kwh，所述储能单元的最大放电功率30kw，所述储能单元的最大充电功率15kw，所述储能单元的额定输出电压为单相交流230v，所述储能单元的额定频率为50hz，所述储能单元的额定功率因数0.8。
9.优选的，所述燃料电池单元包括燃料电池电堆、电力变换模块、标准化18650锂电池储能箱和供氢模块，所述燃料电池单元的额定输出功率为6kw，所述燃料电池单元的额定输出电压为单相交流230v，所述燃料电池单元的额定频率为50hz，所述燃料电池单元的额定功率因数0.8。
10.优选的，所述能量管理单元包括15kw双向储能变流器、配电模块、控制器和显示终端，所述光伏单元、隐身电站单元、储能单元、燃料电池单元均通过变流器和配电模块连接
至控制器，所述控制器连接至显示终端。
11.优选的，所述红外隐身组件包括微波吸波层和涂覆于微波吸波层外层的红外涂层。
12.优选的，所述微波吸波层采用羰基铁粉类的材料，所述红外涂层采用铝粉，所述红外涂层的厚度为0-100μm，所述红外涂层采用改性环氧树脂作为粘合剂。
13.优选的，所述燃料电池单元、隐身电站单元、储能单元和能量管理单元的外部均涂覆有红外组件。
14.优选的，所述微波吸波层的涂覆方法为：在燃料电池单元、隐身电站单元、储能单元和能量管理单元的外表面喷涂0.44mm的微波吸波材料四羟基铁层，待固化后，再喷涂0.5mm的微吸波材料五羟基铁层。
15.优选的，所述四羟基铁层和五羟基铁层的制备方法为：分别按照一定的重量比把四羟基铁层和五羟基铁层加入到胶粘剂中充分搅拌，再加入一定量的溶剂和固化剂继续搅拌直至均匀。
16.优选的，所述红外涂层采用质量分数为40％的混合形状铝粉，把混合铝粉和粘合剂按一定的质量比混合并搅拌均匀，再加入一定量的稀释剂和抗沉剂继续搅拌，搅拌均匀后注入喷枪中在金属板上进行喷涂，红外涂层的厚度为0-100μm。
17.优选的，以隐身电站单元为例，所述隐身电站单元的红外能量m满足：m＝εσt4，σ为玻尔兹曼常数，ε为隐身电站单元的发射率，t为隐身电站单元的绝对温度。
18.优选的，所述光伏单元的太阳能电池组的输出功率pv满足：pv＝n1i-n1i2[exp(sk1/n2aσt)-r1/r2]，其中n1为太阳能电池板的串联数量，n2为太阳能电池板的并联数量，i1为光生电流，i2为二极管反向饱和电流，σ为玻尔兹曼常数，k1为温度系数，r1为串联电阻，r2为并联电阻，t为太阳能电池板温度，a为二极管特性因子，s为光照强度。
[0019]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、本发明提供的一种基于光储系统的多源野战供电系统，最大输出功率15kw，额定输出电压为单相交流230v和三相交流400v，额定频率为50hz，为营连级指挥信息系统、情报侦察系统、作战装备系统、基地生活系统等供电。
[0020]
2、本发明提供的一种基于光储系统的多源野战供电系统，各单元储能电池均采用便携式野战光储充电电源级联组成且可快速无损互换互用，具有接入系统外其他柴油发电机组、光伏、燃料电池、储能的功能，与多个其它多源野战供电系统联网。
[0021]
3、本发明提供的一种基于光储系统的多源野战供电系统，具有红外隐身功能，在9倍目标可视面积背景下，在方位角0
°‑
360
°
、仰角15
°‑
90
°
威胁区域范围内，能达到以下红外隐身技术指标。
附图说明
[0022]
图1是本发明一种基于光储系统的多源野战供电系统结构示意图。
[0023]
图2是本发明一种基于光储系统的多源野战供电系统的光伏单元原理图。
具体实施方式
[0024]
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025]
实施例1结合图1和图2，一种基于光储系统的多源野战供电系统，包括集装箱和集成于jy1标准军用集装箱内的、并联的3kw光伏单元、6kw隐身电站单元、30kwh储能单元、6kw燃料电池单元，所述光伏单元、隐身电站单元、储能单元、燃料电池单元均连接至设于集装箱内的能量管理单元。
[0026]
3kw光伏单元主要由轻质半柔性太阳能电池组件、并网离网一体型逆变器和标准化18650锂电池储能箱组成，最大输出功率为3kw，额定输出电压为单相交流230v，额定频率为50hz，额定功率因数0.8，额定电流13a，3kw光伏单元采用单相，谐波≤3％，直流电流分量不超过其输出电流额定值的0.5％或5ma，锂电池储能箱的电池容量≥6kwh，防风等级≥8级。
[0027]
6kw隐身电站单元主要由内含有水冷柴油机、发电机、散热器的隐身电站、启动电池、定制锂电池充电机、红外隐身组件组成，额定输出功率为6kw，额定输出电压为单相交流230v，额定频率为50hz，额定功率因数0.8，额定功率输出状态下持续工作时间不少于16h，具有红外隐身功能，在9倍目标可视面积背景下，在方位角0
°
～360
°
、仰角15
°
～90
°
威胁区域范围内，能达到以下红外隐身技术指标。
[0028]
30kwh储能单元为由60个标准化18650锂电池组成的充电电源箱，所述储能单元的储能单元额定电量30kwh，所述储能单元的最大放电功率30kw，所述储能单元的最大充电功率15kw，所述储能单元的额定输出电压为单相交流230v，所述储能单元的额定频率为50hz，所述储能单元的额定功率因数0.8，充电电源箱的电池容量≥30kwh(25℃，0.5c放电)，电池循环寿命≥800次，采用基于可快速装卸单体串并联标准化18650锂电池的便携式野战光储充电电源级联组成且可快速无损互换互用，抽取1～10只标准化电池模块，储能单元的容量不小于额定容量80％，储能单元的带载能力不小于额定功率80％。
[0029]
6kw燃料电池单元包括燃料电池电堆、电力变换模块、标准化18650锂电池储能箱和供氢模块，所述燃料电池单元的额定输出功率为6kw，所述燃料电池单元的额定输出电压为单相交流230v，所述燃料电池单元的额定频率为50hz，所述燃料电池单元的额定功率因数0.8，燃料电池单元的满负荷工作时间为8h，供氢模块的总放氢量为3.6kg，燃料电池单元的储能容量≥48kwh，电池容量≥4kwh，低温(-20℃)下启动时间≤10min。
[0030]
所述能量管理单元包括15kw双向储能变流器、配电模块、控制器和显示终端，所述光伏单元、隐身电站单元、储能单元、燃料电池单元均通过变流器和配电模块连接至控制器，所述控制器连接至显示终端。
[0031]
每个单元主体部分的外形尺寸(长
×
宽
×
高)≤900mm
×
1300mm
×
1300mm，每个单元附属的行军箱外形尺寸(长
×
宽
×
高)≤574mm
×
414mm
×
305mm，集装箱具有市电输入接口，具有即插即用的输出功能，可接入光伏单元、燃料电池单元、隐身电站单元和储能及能量管理单元，具有接入系统外其他柴油发电机组、光伏、燃料电池、储能的功能，各单元可以
独立对外供电，可对负荷优先级进行控制，共三路输出接口，分别连接三级负荷，可与多个其它多源野战供电系统联网，各单元储能电池均采用便携式野战光储充电电源级联组成且可快速无损互换互用，燃料电池单元、隐身电站单元和储能及能量管理单元具有红外隐身功能。
[0032]
光伏单元质量≤800kg，燃料电池单元质量≤850kg(含运行所需的氢气)，隐身电站单元质量≤950kg(含运行所需的冷却液、润滑油，不包含燃油)，储能及能量管理单元质量≤950kg，单个行军箱质量≤50kg，系统的工作环境温度为-41℃～55℃，贮存极限温度为-55℃～70℃，相对湿度耐受能力≥95％(40℃)，能在风速20.7m/s(相当于8级风力)条件下作业，经受降雨强度2.0mm/min、持续时间1h的淋雨试验，在太阳辐射强度1120w/m2条件下，不发生变形以及发粘、龟裂、损坏等，在海拔高度不小于5000m时，能正常工作。
[0033]
集装箱的最大输出功率15kw，额定输出电压为单相交流230v和三相交流400v，额定频率为50hz，并离网切换时间≤40ms，切换过程中供电电压零闪断，整体展开/撤收时间≤5min/6人，光伏单元≤10min/3人，燃料电池单元≤2min/1人，储能单元与能量管理单元≤2min/1人，隐身电站单元≤1min/1人，1米处最大噪声值65db(a)，燃料电池单元、隐身电站单元和储能单元及能量管理单元，在9倍目标可视面积背景下，在方位角0
°
～360
°
、仰角15
°
～90
°
威胁区域范围内，能达到以下红外隐身技术指标，集装箱的舱体可视表面平均辐射温度与所处优势背景平均辐射温度之差＜4℃，舱体可视表面最高辐射温度与所处优势背景平均辐射温度之差＜10℃，舱体排气、排烟对周围地物辐射温度升高不超过6℃。
[0034]
实施例2所述红外隐身组件包括微波吸波层和涂覆于微波吸波层外层的红外涂层，所述微波吸波层采用羰基铁粉类的材料，所述红外涂层采用铝粉，所述红外涂层的厚度为0-100μm，所述红外涂层采用改性环氧树脂作为粘合剂，所述燃料电池单元、隐身电站单元、储能单元和能量管理单元的外部均涂覆有红外组件。
[0035]
所述微波吸波层的涂覆方法为：在燃料电池单元、隐身电站单元、储能单元和能量管理单元的外表面喷涂0.44mm的微波吸波材料四羟基铁层，待固化后，再喷涂0.5mm的微吸波材料五羟基铁层。
[0036]
所述四羟基铁层和五羟基铁层的制备方法为：分别按照一定的重量比把四羟基铁层和五羟基铁层加入到胶粘剂中充分搅拌，再加入一定量的溶剂和固化剂继续搅拌直至均匀。
[0037]
所述红外涂层采用质量分数为40％的混合形状铝粉，把混合铝粉和粘合剂按一定的质量比混合并搅拌均匀，再加入一定量的稀释剂和抗沉剂继续搅拌，搅拌均匀后注入喷枪中在金属板上进行喷涂，红外涂层的厚度为0-100μm。
[0038]
以燃料电池单元为例，用3μm～5μm红外热成像仪1台和8μm～14μm红外热成像仪1台进行红外隐身功能检测，将集装箱置于气温25℃
±
5℃的晴朗天气下，选择地形开阔的林地型为测量背景，满足探测角5
°
～50
°
的红外成像条件，室外场地背景中，开机前和满载运行15分钟后分别测量，在9倍背景上均匀抽取8个测量点，在集装箱每个面上均匀抽取9个测量点，集装箱启动前，采用8μm～14μm红外热成像仪测量9倍背景上的各测量点的辐射温度，满载运行15分钟后，分别采用3μm～5μm和8μm～14μm红外热成像仪，使集装箱与所处9倍面积背景同时置于成像视场内进行红外成像，并测量各测量点的辐射温度，记录有关数据、图
像和情况。
[0039]
当此红外涂层的厚度在40μm左右时，整个兼容涂层既有很好的红外隐身性能，又有很好的微波吸波性能，红外涂层厚度大于40μm，则整个涂层的微波性能明显下降，小于40μm则红外隐身性能明显下降。
[0040]
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的保护范围内所做的任何修改，等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。